CN108957544A - 近地表各向异性参数的测量方法、装置、地震计及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种近地表各向异性参数的测量方法、装置、地震计及介质，通过利用单个三分量地震计在待测观测点采集预设时间段的连续背景噪音，获取连续背景噪音中的快波数据和慢波数据，再分别获取快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，快波数据和慢波数据的互相关函数中包括快波数据的各向异性参数，然后通过获取快波数据的互相关函数和慢波数据的互相关函数间的波形归一化相关系数模型，求解使波形归一化相关系数模型中波形归一化相关系数最大时快波数据和慢波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数。本方案中，减少了地震计的使用，也无需依赖人工地震源和天然地震事件的发生，在降低成本的同时提高了测量的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种近地表各向异性参数的测量方法、装置、地震计及介质。
背景技术
地震各向异性是反映地球内部应变和应力场的关键因素。各向异性成因主要有矿物结晶轴沿优势方向的排列以及地下结构(如薄互层、裂缝、流体包裹体、部分熔融体)的层状有序分布。对于近地表结构，其中地下裂缝张开、闭合方向主要受到地应力场的控制，由此产生的各向异性及其变化可以用来监测相应的地应力场方向及变化，在工程(如隧道挖掘、油藏开采)以及地质灾害(如地震断层、火山)监测中均具有重要参考价值。例如，在页岩气开采中，通过压裂区上方的近地表各向异性变化可以推测出压裂区的形变状态，从而为地下岩层注水压裂效果评价提供重要依据。地震波在各向异性介质中的传播特性是测量近地表方位角各向异性参数的主要手段，根据使用的地震波类型不同，采用的方法也不相同。
目前，一种方法是近震剪切波分裂法，利用发生在观测台站下方的地震事件产生的剪切波信号，通过两个互相垂直的水平快、慢波偏振方向的波形匹配来搜索快波偏振方位角和快慢波时间差(δt)。如果已知地震至观测台站的距离以及平均剪切波速度传播，则可以根据剪切波传播时间(T)计算出观测点下方的快波偏振方位角和横波各向异性强度(a＝δt/T)，该方法依赖于近震事件的存在，不适用于地震活动性低的地区，测量精度容易受到地震事件的复杂程度和区域结构产生的散射波的影响；
另一种方法是井下-地表台站对地震尾波干涉进行分析，利用同一位置布设的井下和地表观测台站对记录到的地震尾波信号，通过尾波干涉叠加获取在井下-地表台站间垂直传播的剪切波信号，通过分析不同水平偏振方向的剪切波到时，直接获取快波偏振方位角和各向异性强度参数，该方法依赖于地震事件的尾波信号，不适用于地震活动性低的地区，布设井下地震计的成本高。
以上方法为了实现对近地表各向异性变化的连续监测，在研究区必须存在持续的地震信号源，主要有主动人工源(如震动车、声发射装置)和被动源(天然地震)两种方式。前者可控性好但花费较高，后者受限于天然地震事件的发生，不适应于地震活动性低的地区。
再一种方法是利用从背景噪音相关中提取的瑞利面波水平偏振角度异常值随入射方位角的变化来推测地下各向异性结构及其时间变化。该方法具体实施过程中需在研究区布设多个地震计，成本较高，而且面波水平偏转角度异常可能受到地下结构不均匀性的影响，只能间接反映地下各向异性结构，不能直接获得快波偏振方位角和各向异性强度。
因此，如何在近地表各向异性参数的测量中降低测量成本，提高测量的准确性，是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种近地表各向异性参数的测量方法、装置、地震计及介质，以能够在近地表各向异性参数的测量中降低测量成本，提高测量的准确性。
第一方面，本申请实施例提供了一种近地表各向异性参数的测量方法，包括：
利用单个三分量地震计在待测观测点采集预设时间段的连续背景噪音；
获取所述连续背景噪音中的快波数据和慢波数据；
分别获取所述快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，所述快波数据和所述慢波数据的互相关函数中包括所述快波数据的各向异性参数；
获取所述快波数据的互相关函数和所述慢波数据的互相关函数间的波形归一化相关系数模型；
求解使所述波形归一化相关系数模型中所述波形归一化相关系数最大时所述快波数据的各向异性参数，所述快波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数。
结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述波形归一化相关系数模型为：其中，
θFP表示快波数据的振幅方位角；a表示各向异性强度，且a＝Vfast/Vslow-1， Vfast为快波的传播速度，Vslow为慢波的传播速度；Cθθ(ω)表示互相关函数；
相应地，所述求解使所述波形归一化相关系数模型中所述波形归一化相关系数最大时所述快波数据的各向异性参数，所述快波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数，具体包括：
采用网格搜索方法计算中的快波数据的各向异性参数；
其中，所述快波数据的各向异性参数包括：快波数据的振幅方位角和各向异性强度。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述获取所述快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，包括：
计算快波数据和慢波数据在频域的振幅谱归一化的平均互相关函数；
根据所述快波数据的振幅方位角和所述快波数据和慢波数据的振幅谱归一化的平均互相关函数获取所述快波数据在频域的互相关函数。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述计算快波数据在频域的振幅谱归一化的平均互相关函数，包括：
计算所述快波数据和慢波数据对应的水平分量波形X(t)和Y(t)，所述X(t) 和Y(t)正交；
对所述水平分量波形X(t)和Y(t)进行归一化处理；
将所述水平分量波形X(t)和Y(t)分割为连续不重叠的时间窗；
对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得X(ω) 和Y(ω)；
采用第一公式计算所述X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；
所述第一公式为：
其中，CXX(ω)、CXY(ω)和CYY(ω)分别为所述X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；X*(ω)和Y*(ω)分别为X(ω)和Y(ω)的复共轭函数；所述<·>表示对所有时间窗内的频域值取平均，
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得X(ω)和Y(ω)之后，还包括：
对所述X(ω)和Y(ω)进行预处理。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，所述对所述X(ω)和Y(ω)进行预处理，包括：
对所述X(ω)和Y(ω)进行带通滤波处理；
对带通滤波处理后的X(ω)和Y(ω)进行移动窗均衡化处理。
对所述移动窗均衡化处理后的X(ω)和Y(ω)进行谱白化处理。
第二方面，本申请实施例提供了一种近地表各向异性参数的测量装置，包括：
采集模块，用于利用单个三分量地震计在待测观测点采集预设时间段的连续背景噪音；
第一获取模块，用于获取所述连续背景噪音中的快波数据和慢波数据；
第二获取模块，用于分别获取所述快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，所述快波数据和所述慢波数据的互相关函数中包括所述快波数据的各向异性参数；
第三获取模块，用于获取所述快波数据的互相关函数和所述慢波数据的互相关函数间的波形归一化相关系数模型；
求解模块，用于求解使所述波形归一化相关系数模型中所述波形归一化相关系数最大时所述快波数据的各向异性参数，所述快波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数。
结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，所述波形归一化相关系数模型为：其中，
θFP表示快波数据的振幅方位角；a表示各向异性强度，且a＝Vfast/Vslow-1， Vfast为快波的传播速度，Vslow为慢波的传播速度；Cθθ(ω)表示互相关函数；
相应地，所述求解模块，具体用于：
采用网格搜索方法计算中的快波数据的各向异性参数；
其中，所述快波数据的各向异性参数包括：快波数据的振幅方位角和各向异性强度。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，所述第二获取模块，包括：
计算单元，用于计算快波数据和慢波数据在频域的振幅谱归一化的平均互相关函数；
获取单元，用于根据所述快波数据的振幅方位角和所述快波数据和慢波数据的振幅谱归一化的平均互相关函数获取所述快波数据在频域的互相关函数。
结合第二方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，所述计算单元，包括：
第一计算子单元，用于计算所述快波数据和慢波数据对应的水平分量波形X(t)和Y(t)，所述X(t)和Y(t)正交；
第二计算子单元，用于对所述水平分量波形X(t)和Y(t)进行归一化处理；
第三计算子单元，用于将所述水平分量波形X(t)和Y(t)分割为连续不重叠的时间窗；
第四计算子单元，用于对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得X(ω)和Y(ω)；
第五计算子单元，用于采用第一公式计算所述X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；
所述第一公式为：
其中，CXX(ω)、CXY(ω)和CYY(ω)分别为所述X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；X*(ω)和Y*(ω)分别为X(ω)和Y(ω)的复共轭函数；所述<·>表示对所有时间窗内的频域值取平均，
结合第二方面的第三种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，所述计算单元，还包括：
预处理子单元，用于在所述第四计算子单元对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得X(ω)和Y(ω)之后，对所述X(ω)和Y(ω) 进行预处理。
结合第二方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第五种可能的实施方式，
所述预处理子单元，具体用于对所述X(ω)和Y(ω)进行带通滤波处理；
所述预处理子单元，还具体用于对带通滤波处理后的X(ω)和Y(ω)进行移动窗均衡化处理；
所述预处理子单元，还具体用于对所述移动窗均衡化处理后的X(ω)和 Y(ω)进行谱白化处理。
第三方面，本申请实施例提供了一种近地表各向异性参数的测量地震计，包括：存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序；
其中，所述处理器执行所述存储器中的计算机程序，以实现如权利要求 1-6中任一项所述的方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
本申请提供的近地表各向异性参数的测量方法、装置、地震计及介质，通过利用单个三分量地震计在待测观测点采集预设时间段的连续背景噪音，获取连续背景噪音中的快波数据和慢波数据，再分别获取快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，快波数据和慢波数据的互相关函数中包括快波数据的各向异性参数，然后通过获取快波数据的互相关函数和慢波数据的互相关函数间的波形归一化相关系数模型，求解使波形归一化相关系数模型中波形归一化相关系数最大时快波数据的各向异性参数，所述快波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数。本申请的方案中，使用一个三分量地震计对背景噪音进行连续测量，就可以得到对应的近地表各向异性参数，减少了地震计的使用，降低了成本，在地震信号源方面，只需记录背景噪音，通过相应计算就可以直接获得对应的近地表各向异性参数，而无需依赖人工源和天然地震事件的发生，在降低成本的同时提高了测量的准确性，从而达到准确监测地应力场和地下裂缝分布变化的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一提供的近地表各向异性参数的测量方法的流程示意图；
图2为本申请实施例二提供的近地表各向异性参数的测量方法的流程示意图；
图3为本申请实施例二提供的近地表各向异性参数的测量方法步骤S201 的流程示意图；
图4本申请实施例三提供的近地表各向异性参数的测量方法步骤S401的流程示意图；
图5为本申请实施例四提供的近地表各向异性参数的测量装置的结构示意图；
图6为本申请实施例五提供的近地表各向异性参数的测量装置的结构示意图；
图7为本申请实施例五和实施例六提供的近地表各向异性参数的测量装置中计算单元的结构示意图；
图8为本申请实施例七提供的近地表各向异性参数的测量地震计的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
地震各向异性是地球的基本特征之一，而剪切波分裂则是分析地震各向异性的一个有效方法。剪切波分裂是指，当剪切波在各向异性介质中传播时，会分裂成两列波，速度较快的为快剪切波，简称快波，速度较慢的为慢剪切波，简称慢波，两列剪切波的偏振方向近似相互垂直。快波偏振方向与慢波时间延迟是描述地震各向异性的两个主要参数。
研究发现可以通过环境背景噪音的干涉来提取有效的地震信号，所述环境背景噪音包括研究区附近的车辆、工业活动以及自然环境产生的地震动等。由于环境背景噪音的广泛分布和持续性，为实现近地表地震各向异性(简称近地表各向异性)变化监测提供了非常便利的条件。基于上述条件，本申请提出了如下测量近地表各向异性参数的实施例。
实施例一
图1为本申请实施例一提供的近地表各向异性参数的测量方法的流程示意图，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：
S101、利用单个三分量地震计在待测观测点采集预设时间段的连续背景噪音；
其中，三分量地震计为可以记录地震震动一个垂直分量和两个正交水平分量的地震计，可以根据实际情况选择使用。待测观测点可以是安装三分量地震计台站的实际位置。预设时间段的长短可以根据实际需要进行设置，比如可以设置为30分钟。背景噪音是指当前待测观测点的环境背景噪音，可以是车辆、工业活动以及自然环境产生的地震。
本步骤中，通过利用单个三分量地震计在待测观测点采集预设时间段的连续背景噪音，可以充分利用背景噪音的连续性，实现对近地表各向异性的连续监测，而无需依赖人工源和天然地震事件的发生。
S102、获取连续背景噪音中的快波数据和慢波数据；
其中，快波和慢波是指步骤101中三分量地震计获取的背景噪音造成的地震剪切波的两个正交水平分量。通过本步骤，可以获取快波和慢波的波形数据以及传播速度等数据。
S103、分别获取快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，快波数据和慢波数据的互相关函数中包括快波数据的各向异性参数；
本步骤中，根据步骤102中得到的快波和慢波的传播速度得到各向异性强度，然后可以得到快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，快波数据的互相关函数中的参数包括快波数据的振幅方位角。优选的，所述快波数据的各向异性参数包括：快波数据的振幅方位角和各向异性强度。
S104、获取快波数据的互相关函数和慢波数据的互相关函数间的波形归一化相关系数模型；
其中，所述模型的参数包括快波数据的互相关函数和慢波数据的互相关函数。
优选的，所述波形归一化相关系数模型可以为：
其中，θFP表示快波数据的振幅方位角；a表示各向异性强度，且 a＝Vfast/Vslow-1，Vfast为快波的传播速度，Vslow为慢波的传播速度；Cθθ(ω)表示互相关函数。
当然也可以采用其它模型，本申请在此不做限定。
S105、求解使波形归一化相关系数模型中波形归一化相关系数最大时快波数据的各向异性参数，快波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数。
本步骤中，通过求解上述波形归一化相关系数模型，使波形归一化相关系数γ最大，此时得到的快波数据的各向异性参可以作为当前观测点的近地表各向异性参数。
相应地，在步骤S104的基础上，步骤S105具体可以包括：
采用网格搜索方法计算中的快波数据的各向异性参数；
例如，若当θFP＝46°，a＝0.125时，γ最大，则θFP＝46°，a＝0.125就可以作为近地表各向异性参数。
当然也可以采用其它方法得到使γ最大的快波数据的各向异性参数，本申请在此不做限定。
本实施例提供的近地表各向异性参数的测量方法，通过利用单个三分量地震计在待测观测点采集预设时间段的连续背景噪音，获取连续背景噪音中的快波数据和慢波数据，再分别获取快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，快波数据和慢波数据的互相关函数中包括快波数据的各向异性参数，然后通过获取快波数据的互相关函数和慢波数据的互相关函数间的波形归一化相关系数模型，求解使波形归一化相关系数模型中波形归一化相关系数最大时快波数据的各向异性参数，所述快波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数。本方案中，使用一个三分量地震计对背景噪音进行连续测量，就可以得到对应的近地表各向异性参数，减少了地震计的使用，降低了成本，在地震信号源方面，只需记录背景噪音，通过相应模型就可以直接获得对应的近地表各向异性参数，而无需依赖人工源和天然地震事件的发生，在降低成本的同时提高了测量的准确性，从而达到准确监测地应力场和地下裂缝分布变化的目的。
实施例二
图2为本申请实施例二提供的近地表各向异性参数的测量方法的流程示意图。如图2所示，本实施例，在上述实施例一的基础上，步骤S 103可以具体包括：
S201、计算快波数据和慢波数据在频域的振幅谱归一化的平均互相关函数；
S202、根据快波数据的振幅方位角和所述快波数据和慢波数据的振幅谱归一化的平均互相关函数获取快波数据和慢波数据在频域的互相关函数。
其中，具体地，图3为本申请实施例二提供的近地表各向异性参数的测量方法步骤S201的流程示意图，如图3所示，步骤S201可以通过以下步骤实现：
S301、计算快波数据和慢波数据对应的水平分量波形X(t)和Y(t)，X(t)和 Y(t)正交；
S302、对水平分量波形X(t)和Y(t)进行归一化处理；
实际应用中，归一化处理可以采用相关方法实现，在此不再赘述。
S303、将水平分量波形X(t)和Y(t)分割为连续不重叠的时间窗；
实际应用中，例如采集的水平分量波形X(t)和Y(t)的预设时间段为30分钟，则可以将这30分钟分割为连续不重叠的3段10分钟的时间窗，第一段为第1分钟至第10分钟的波形，第二段为第11分钟至第20分钟波形，第三段为第21分钟至第30分钟波形。
S304、对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得 X(ω)和Y(ω)；
S305、采用第一公式计算X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；
第一公式为：
其中，CXX(ω)、CXY(ω)和CYY(ω)分别为X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；X*(ω)和Y*(ω)分别为X(ω)和Y(ω)的复共轭函数；<·>表示对所有时间窗内的频域值取平均，
相应地，可以得到步骤S202中互相关函数：
即获取的快波数据和慢波数据在频域的互相关函数分别为
本实施例提供的近地表各向异性参数的测量方法中，通过计算快波数据和慢波数据在频域的振幅谱归一化的平均互相关函数，可以根据快波数据的振幅方位角和所述快波数据和慢波数据的振幅谱归一化的平均互相关函数获取快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，进而通过相应模型就可以直接获得对应的近地表各向异性参数，而无需依赖人工源和天然地震事件的发生，在降低成本的同时提高了测量的准确性，从而达到准确监测地应力场和地下裂缝分布变化的目的。
实施例三
为了进一步提高测量的准确性，优选的，在上述实施例二的基础上，步骤S304之后，还可以包括：
S401、对X(ω)和Y(ω)进行预处理。
优选的，图4本申请实施例三提供的近地表各向异性参数的测量方法步骤S 401的流程示意图，如图4所示，步骤S401具体可以包括：
S501、对X(ω)和Y(ω)进行带通滤波处理；
S502、对带通滤波处理后的X(ω)和Y(ω)进行移动窗均衡化处理。
其中，移动窗均衡化处理是对各个频率下的幅值大小进行均衡化处理，比如频率100Hz、200Hz、300Hz、400Hz对应的幅值大小分别为3、3、6、 4.5，设置移动窗为200Hz，则对频率200Hz时的幅值进行移动窗均衡化处理的过程是将100Hz、200Hz、300Hz对应的幅值3、3、6相加再平均，得到的幅值4作为频率200Hz移动窗均衡化处理后的幅值，同理对频率300Hz时的幅值进行移动窗均衡化处理的过程是将200Hz、300Hz、400Hz对应的幅值3、 6、4.5相加再平均，得到的幅值4.5作为频率300Hz移动窗均衡化处理后的幅值，以此类推。
S503、对移动窗均衡化处理后的X(ω)和Y(ω)进行谱白化处理。
本步骤中，对X(ω)和Y(ω)进行预处理，首先通过带通滤波处理，可以滤除不需要的频率范围，其次对带通滤波处理后的波形幅度进行移动窗均衡化，可以消除局部大振幅瞬时信号的干扰，最后在频率域中进行谱白化，可以消除局部瞬时信号对背景噪声源分布的影响。
本实施例提供的近地表各向异性参数的测量方法中，通过对X(ω)和 Y(ω)进行预处理，提高了快波数据和慢波数据的信号质量，从而提高了近地表各向异性参数计算的准确性，可以达到准确监测地应力场和地下裂缝分布变化的目的。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
实施例四
图5为本申请实施例四提供的近地表各向异性参数的测量装置的结构示意图。如图5所示，本实施例提供的测量装置，包括：
采集模块600，用于利用单个三分量地震计在待测观测点采集预设时间段的连续背景噪音；
第一获取模块610，用于获取连续背景噪音中的快波数据和慢波数据；
第二获取模块620，用于分别获取快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，快波数据和所述慢波数据的互相关函数中包括快波数据的各向异性参数；
第三获取模块630，用于获取快波数据的互相关函数和慢波数据的互相关函数间的波形归一化相关系数模型；
求解模块640，用于求解使波形归一化相关系数模型中波形归一化相关系数最大时快波数据的各向异性参数，快波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数。
一种实施方式中，在上述实施例四的基础上，优选的，波形归一化相关系数模型可以为：
其中，
θFP表示快波数据的振幅方位角；a表示各向异性强度，且a＝Vfast/Vslow-1， Vfast为快波的传播速度，Vslow为慢波的传播速度；Cθθ(ω)表示互相关函数；
相应地，求解模块640，具体用于：
采用网格搜索方法计算中的快波数据的各向异性参数；
其中，快波数据的各向异性参数包括：快波数据的振幅方位角和各向异性强度。
上述各个模块的详细内容参见上述图1对应的实施例中的描述。
实施例五
图6为本申请实施例五提供的近地表各向异性参数的测量装置的结构示意图。如图6所示，本实施例中，在上述实施例四基础上，第二获取模块 620，可以包括：
计算单元621，用于计算快波数据和慢波数据在频域的振幅谱归一化的平均互相关函数；
获取单元622，用于根据快波数据的振幅方位角和所述快波数据和慢波数据的振幅谱归一化的平均互相关函数获取所述快波数据和慢波数据在频域的互相关函数。
一种实施方式中，优选的，如图7所示，计算单元621，具体可以包括：
第一计算子单元700，用于计算所述快波数据的水平分量波形X(t)和Y(t)，所述X(t)和Y(t)正交；
第二计算子单元710，用于对所述水平分量波形X(t)和Y(t)进行归一化处理；
第三计算子单元720，用于将所述水平分量波形X(t)和Y(t)分割为连续不重叠的时间窗；
第四计算子单元730，用于对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得X(ω)和Y(ω)；
第五计算子单元740，用于采用第一公式计算所述X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；
所述第一公式为：
其中，CXX(ω)、CXY(ω)和CYY(ω)分别为所述X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；X*(ω)和Y*(ω)分别为X(ω)和Y(ω)的复共轭函数；所述<·>表示对所有时间窗内的频域值取平均，
上述各个模块的详细内容参见上述图2对应的实施例中的描述。
实施例六。
本实施例中，在上述实施例五的基础上，如图7所示，计算单元621，还可以包括：
预处理子单元750，用于在第四计算子单元730对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得X(ω)和Y(ω)之后，对X(ω)和Y(ω) 进行预处理。
预处理子单元750，具体用于对X(ω)和Y(ω)进行带通滤波处理；
预处理子单元750，还具体用于对带通滤波处理后的X(ω)和Y(ω)进行移动窗均衡化处理；
预处理子单元750，还具体用于对移动窗均衡化处理后的X(ω)和Y(ω)进行谱白化处理。
上述各个模块的详细内容参见上述实施例三中的描述。
实施例七
图8为本申请实施例七提供的近地表各向异性参数的测量地震计的结构示意图。如图8所示，本实施例提供的测量地震计，包括：存储器800和处理器810；
存储器800，用于存储计算机程序；
其中，处理器810执行存储器800中的计算机程序，以实现如本发明实施例一至实施例三中任一项所述的方法。
本实施例中实现方法的详细内容参见上述各方法实施例中的描述。
实施例八
本申请实施例八提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时用于实现如本发明实施例一至实施例三中任一项所述的方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (14)
1.一种近地表各向异性参数的测量方法，其特征在于，包括：
利用单个三分量地震计在待测观测点采集预设时间段的连续背景噪音；
获取所述连续背景噪音中的快波数据和慢波数据；
分别获取所述快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，所述快波数据和所述慢波数据的互相关函数中包括所述快波数据的各向异性参数；
获取所述快波数据的互相关函数和所述慢波数据的互相关函数间的波形归一化相关系数模型；
求解使所述波形归一化相关系数模型中所述波形归一化相关系数最大时所述快波数据的各向异性参数，所述快波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波形归一化相关系数模型为：其中，
θFP表示快波数据的振幅方位角；a表示各向异性强度，且a＝Vfast/Vslow-1，Vfast为快波的传播速度，Vslow为慢波的传播速度；Cθθ(ω)表示互相关函数；
相应地，所述求解使所述波形归一化相关系数模型中所述波形归一化相关系数最大时所述快波数据的各向异性参数，所述快波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数，具体包括：
采用网格搜索方法计算中的快波数据的各向异性参数；
其中，所述快波数据的各向异性参数包括：快波数据的振幅方位角和各向异性强度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取所述快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，包括：
计算快波数据和慢波数据在频域的振幅谱归一化的平均互相关函数；
根据所述快波数据的振幅方位角和所述快波数据和慢波数据的振幅谱归一化的平均互相关函数获取所述快波数据和慢波数据在频域的互相关函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算快波数据和慢波数据在频域的振幅谱归一化的平均互相关函数，包括：
计算所述快波数据和慢波数据对应的水平分量波形X(t)和Y(t)，所述X(t) 和Y(t)正交；
对所述水平分量波形X(t)和Y(t)进行归一化处理；
将所述水平分量波形X(t)和Y(t)分割为连续不重叠的时间窗；
对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得X(ω)和Y(ω)；
采用第一公式计算所述X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；
所述第一公式为：
其中，CXX(ω)、CXY(ω)和CYY(ω)分别为所述X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；X*(ω)和Y*(ω)分别为X(ω)和Y(ω)的复共轭函数；所述<·>表示对所有时间窗内的频域值取平均，
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得X(ω)和Y(ω)之后，还包括：
对所述X(ω)和Y(ω)进行预处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述X(ω)和Y(ω)进行预处理，包括：
对所述X(ω)和Y(ω)进行带通滤波处理；
对带通滤波处理后的X(ω)和Y(ω)进行移动窗均衡化处理；
对所述移动窗均衡化处理后的X(ω)和Y(ω)进行谱白化处理。
7.一种近地表各向异性参数的测量装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于利用单个三分量地震计在待测观测点采集预设时间段的连续背景噪音；
第一获取模块，用于获取所述连续背景噪音中的快波数据和慢波数据；
第二获取模块，用于分别获取所述快波数据和慢波数据在频域的互相关函数，所述快波数据和所述慢波数据的互相关函数中包括所述快波数据的各向异性参数；
第三获取模块，用于获取所述快波数据的互相关函数和所述慢波数据的互相关函数间的波形归一化相关系数模型；
求解模块，用于求解使所述波形归一化相关系数模型中所述波形归一化相关系数最大时所述快波数据的各向异性参数，所述快波数据的各向异性参数为近地表各向异性参数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述波形归一化相关系数模型为：其中，
θFP表示快波数据的振幅方位角；a表示各向异性强度，且a＝Vfast/Vslow-1，Vfast为快波的传播速度，Vslow为慢波的传播速度；Cθθ(ω)表示互相关函数；
相应地，所述求解模块，具体用于：
采用网格搜索方法计算中的快波数据的各向异性参数；
其中，所述快波数据的各向异性参数包括：快波数据的振幅方位角和各向异性强度。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块，包括：
计算单元，用于计算快波数据和慢波数据在频域的振幅谱归一化的平均互相关函数；
获取单元，用于根据所述快波数据的振幅方位角和所述快波数据和慢波数据的振幅谱归一化的平均互相关函数获取所述快波数据和慢波数据在频域的互相关函数。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算单元，包括：
第一计算子单元，用于计算所述快波数据和慢波数据对应的水平分量波形X(t)和Y(t)，所述X(t)和Y(t)正交；
第二计算子单元，用于对所述水平分量波形X(t)和Y(t)进行归一化处理；
第三计算子单元，用于将所述水平分量波形X(t)和Y(t)分割为连续不重叠的时间窗；
第四计算子单元，用于对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得X(ω)和Y(ω)；
第五计算子单元，用于采用第一公式计算所述X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；
所述第一公式为：
其中，CXX(ω)、CXY(ω)和CYY(ω)分别为所述X(ω)和Y(ω)对应的振幅谱归一化的平均互相关函数；X*(ω)和Y*(ω)分别为X(ω)和Y(ω)的复共轭函数；所述<·>表示对所有时间窗内的频域值取平均，
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述计算单元，还包括：
预处理子单元，用于在所述第四计算子单元对每个时间窗内的水平分量波形X(t)和Y(t)进行频域变换，以获得X(ω)和Y(ω)之后，对所述X(ω)和Y(ω)进行预处理。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，
所述预处理子单元，具体用于对所述X(ω)和Y(ω)进行带通滤波处理；
所述预处理子单元，还具体用于对带通滤波处理后的X(ω)和Y(ω)进行移动窗均衡化处理；
所述预处理子单元，还具体用于对所述移动窗均衡化处理后的X(ω)和Y(ω)进行谱白化处理。
13.一种近地表各向异性参数的测量地震计，包括：存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序；
其中，所述处理器执行所述存储器中的计算机程序，以实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
14.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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